柚皮苷通过两种机制降低淀粉的消化率：抑制α-淀粉酶以及与淀粉发生类型依赖性的复合反应

《Food Hydrocolloids》：Naringin Reduces Starch Digestibility via Dual Mechanisms: α-Amylase Inhibition and Crystal Type-Dependent Complexation with Starches

　　

王一彤|郑一梅|邱可月|文丽娅|刘若欣|滕慧|陈蕾

广东海洋大学食品科学与技术学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，广东省海洋生物产品工程实验室，广东省海鲜工程技术研究中心，广东省高等教育机构水产品深加工重点实验室，中国湛江524088

摘要

本研究探讨了淀粉晶体类型如何影响柚皮苷（NRG）与α-淀粉酶的相互作用及其对α-淀粉酶抑制作用和淀粉消化率的影响。选择了三种具有不同晶体结构的淀粉：玉米淀粉（A型）、马铃薯淀粉（B型）和豌豆淀粉（C型）。通过分子对接和荧光淬灭实验确认，NRG通过静态结合到α-淀粉酶的活性位点上，表现出剂量依赖性的α-淀粉酶抑制作用。NRG与淀粉的复合物形成会导致晶体结构的变化。B型（马铃薯）淀粉显示出最高的复合物形成指数和最强的相互作用，并伴有最显著的短程有序结构破坏。因此，在模拟肠道消化过程中，马铃薯淀粉-NRG复合物的抗性淀粉含量增加最多，NRG的释放也最为持久。这些发现表明，淀粉晶体类型对NRG的结合及其后续的消化抗性具有决定性作用，B型淀粉在NRG的结合和持续释放方面具有更大的潜力。这种基于晶体类型的策略为设计低血糖指数的淀粉基食品提供了新的思路。

引言

淀粉是一种关键的膳食碳水化合物，是人类生理功能的主要能量来源（Gutiérrez等人，2022年）。然而，淀粉的快速消化可能导致餐后血糖水平过高，从而增加患代谢性疾病（如高血糖和2型糖尿病）的风险（Y. Liu等人，2024年）。由于α-淀粉酶是控制淀粉水解的关键限速酶，调节其活性已成为控制餐后血糖反应的有效策略（Y. Wei等人，2024年）。阿卡波糖（ACA）是一种广泛使用的α-淀粉酶抑制剂，它通过竞争性占据催化位点来抑制酶的活性（S. Liu等人，2024年）。然而，长期使用合成抑制剂可能会伴随胃肠道副作用，并降低患者的依从性，这激发了人们对具有调节血糖功能的天然生物活性化合物的兴趣。

柚皮苷（NRG，4′,5,7-三羟基黄酮-7-O-鼠李糖苷）是一种来自柑橘类的黄酮类化合物，具有α-淀粉酶抑制活性。口服NRG（50 mg/kg，持续21天）可降低2型糖尿病大鼠的α-淀粉酶水平（Fotouhi等人，2025年），其他黄酮类研究也观察到了类似的效果（Shen等人，2023年）。然而，NRG的晶体结构限制了其在膳食基质中的溶解度，降低了胃肠道吸收，导致系统生物利用度较低（L. Wang等人，2024年；S. Wang等人，2022年）。为了克服这些挑战，与淀粉的复合物形成成为一种有前景的策略，可以增强NRG的溶解度和功能性能，同时调节淀粉的结构和消化率（Han等人，2020年）。NRG与淀粉的相互作用受到淀粉晶体结构的强烈影响。A型淀粉的晶体颗粒紧密堆积，直链淀粉的可及性有限。NRG与淀粉之间的相互作用预计取决于淀粉的晶体结构（Liu等人，2023年）。A型、B型和C型淀粉在晶体组织、水合性质和淀粉链可及性方面的差异可能会影响NRG的结合行为。这些变化可能会进一步影响酶的可及性和淀粉的消化率。因此，阐明淀粉晶体类型与NRG-淀粉相互作用之间的关系对于理解淀粉结构如何控制淀粉-黄酮系统的功能特性至关重要（Deng等人，2023年）。

先前的研究表明，淀粉-多酚复合物通过非共价相互作用形成，包括氢键和疏水结合，这些相互作用可以改变淀粉结构并降低酶的水解作用（Qin等人，2025年；Z. Wang等人，2025年）。淀粉的消化率不仅受结晶度的影响，还受链结构、无定形区域和分子可及性的影响，这些因素共同决定了黄酮类化合物结合的结构环境。因此，不同的晶体类型可能为NRG提供不同的结合环境，从而影响相互作用方式和酶的可及性。尽管淀粉-多酚相互作用已被广泛研究，但A型、B型和C型淀粉对NRG结合和功能结果的具体影响仍不清楚。研究这一空白对于阐明淀粉晶体结构如何影响NRG的相互作用和消化率至关重要，为开发具有改善血糖特性的功能性淀粉基食品提供了见解。

在本研究中，首先使用酶抑制试验、光谱分析和分子对接技术研究了NRG对α-淀粉酶的抑制机制。为了进一步阐明淀粉晶体结构如何影响NRG-淀粉相互作用，选择了三种具有不同晶体类型的代表性淀粉：A型玉米淀粉、B型马铃薯淀粉和C型豌豆淀粉来制备淀粉-NRG复合物。对这些复合物进行了复合物行为、分子有序性、晶体结构、微观结构和分子间相互作用的表征。通过将这些结构分析与体外消化和NRG释放研究相结合，本研究旨在阐明淀粉晶体类型、NRG结合和淀粉消化率之间的关系，从而揭示黄酮类化合物如何调节淀粉消化特性的机制。

章节摘录

材料

柚皮苷、马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉和α-淀粉酶（10 U/mg）由上海源业生物科技有限公司（中国上海）提供。分析级化学品购自Aladdin Chemical公司（中国上海），测试使用超纯水。

NRG对α-淀粉酶的抑制作用

NRG对α-淀粉酶的抑制作用是根据Qin等人的方法（Qin等人，2025年）修改后的方案进行的。制备了浓度分别为5、10、15、20和40 mg/mL的NRG溶液并进行了混合

NRG对α-淀粉酶的联合抑制作用

如图1A所示，NRG和ACA均以浓度依赖的方式显著抑制了α-淀粉酶的活性。ACA的浓度范围为0.01-0.81 mg/mL，而NRG的浓度范围为5-40 mg/mL。两种物质的抑制效果都随着浓度的增加而增强，显示出明显的剂量-反应关系。在最大测试浓度下，ACA（0.81 mg/mL）和NRG（40 mg/mL）的抑制率分别为90.31%和61.60%，表明

结论

本研究系统地探讨了NRG在体外降低淀粉消化率的两种途径。首先，NRG对α-淀粉酶活性表现出浓度依赖性的抑制作用。荧光淬灭和分子对接分析表明，NRG可以与α-淀粉酶相互作用，并改变酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）残基的局部微环境，这可能与部分抑制酶活性有关。其次，NRG可以与不同的

CRediT作者贡献声明

陈蕾：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、数据管理。王一彤：撰写——初稿、实验研究、数据管理、概念构思。郑一梅：撰写——初稿、方法学研究、正式分析。邱可月：方法学研究、实验研究、数据管理。文丽娅：软件操作。刘若欣：实验研究。滕慧：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取

Cao和Lu，2025年；Gutiérrez和Bello-Pérez，2022年；Li等人，2022年；Li等人，2024年；Li等人，2023年；Li等人，2024年；Liu等人，2024年；Liu等人，2025年；Svihus和Hervik，2016年；Wei等人，2024年；Zha和Jiang，2025年；Zheng等人，2020年。

作者声明他们在本论文中没有已知的利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（NSFC，项目编号32372335）、广东省基础与应用基础研究基金（2024B1515020110）、深圳市基础与应用基础研究基金（JCYJ2024081311173018）以及广东省教育厅创新团队项目（项目编号2025KCXTD019）的支持。